噴油器是柴油內(nèi)燃機的一個關鍵部件，是油泵油嘴行業(yè)中的主導產(chǎn)品之一。隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，對噴油器的需求無論在數(shù)量上還是質(zhì)量上都有了新的要求，針對這一情況，我們設計制造了用來加工噴油器的組合機床。
　　該機床的機械結構復雜，動力頭均由法國制造。要求加工精度高，電氣挖掘系統(tǒng)功能強，工件加工動作緊，生產(chǎn)效率高。
　　為了實現(xiàn)該機床鉆孔、擴孔、鉸孔、攻絲及復合鉆孔等功能，我們選用了SIEMENS公司的SIMATICS7-300可編程控制器和OP15字符操作員面板來達到電氣控制的目的，使機床完成在自動方式、半自動方式和手動調(diào)零方式下的運行，并且可進行參數(shù)的設置及運行狀態(tài)顯示。當機床出現(xiàn)故障時，及時地發(fā)出報警信息，準確地排除故障，這種直觀的顯示方式，提供了良好的人機交互界面。
　　S7-300可編程控制器的結構為導軌式模塊組合，易于更換，可任意選擇所需要的模塊。而與之相配套的STEPBASIC軟件則功能更加強大，具有多樣化的編程方式，可在線調(diào)試程序或監(jiān)視標志位、定時器、計數(shù)器的實際運行狀態(tài)，實現(xiàn)PLC的故障診斷、信息查詢等功能。
　　OP15字符顯示操作員面板可直接顯示狀態(tài)信息、錯誤住處和過程變量，這為使用者了角機床運行狀態(tài)和故障住處帶來了很大的方便。
OP15的編程軟件PROTOOL/LITE，用于定義OP15的功能和接口，可實現(xiàn)各種顯示的畫面。
OP15通過MPI接口與S7-300可編程控制器連接，并由S7程序通過用戶數(shù)據(jù)區(qū)建立和OP15的通訊。
　　有了上述的硬件和軟件的支持，則非常有益于系統(tǒng)的軟件設計。
機床的程序設計采用的是分布式編程，程序分成獨立的指令塊，每個塊包含給定的作業(yè)組的邏輯。
　　使用的編程方法是梯形圖、語句表，根據(jù)實現(xiàn)的名作業(yè)功能編寫出顯示塊、參數(shù)設置塊、工作臺運行塊、自動循還塊、動力注調(diào)整塊等。這塊程序塊由組織塊OB1調(diào)用，實現(xiàn)整體和程序的協(xié)調(diào)運行。
　　該機床經(jīng)過幾年的運行表明，整個系統(tǒng)設計合理，控制精度高，運行可靠，提高了噴油器生產(chǎn)的自動化水平，減小了操作人員的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。

1 引言
       焦爐煤氣回收系統(tǒng)主要由煤氣柜和減壓站組成，在實現(xiàn)了焦爐煤氣的回收再利用的同時，還對節(jié)能環(huán)保及穩(wěn)定用戶管網(wǎng)壓力起到了重要作用?；谖鏖T子plc的回收控制系統(tǒng)主要包括氣柜的油泵控制、柜內(nèi)壓力控制、柜容控制、活塞速度控制、減壓站的自動減壓、工藝參數(shù)顯示等功能。

2  硬件配置
2.1 控制站
        氣柜控制站選用siemenss7-400h  plc冗余控制系統(tǒng)。包括兩個414-4hcpu，2塊冗余電源模板，2塊冗余cp443網(wǎng)卡。正常運行時一臺cpu(主)參與控制，另一臺cpu(備)通過同步模塊與之同步，當檢測到主cpu、機架、電源、通訊等故障發(fā)生時，備cpu立即投入控制而不影響生產(chǎn)控制的連續(xù)性。
       氣柜控制站采用了遠程i/o模式，根據(jù)i/o點的實際數(shù)量配置了2個et200m智能遠程i/o站，遠程智能i/o站與控制器采用冗余profibus總線通訊。減壓控制站選用siemenss7-200plc控制系統(tǒng)，并安裝人機界面用于本地操作和設置相關參數(shù)。減壓控制站使用em277與氣柜控制站實現(xiàn)網(wǎng)絡通訊，氣柜控制站為系統(tǒng)主站。
2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡
       整個系統(tǒng)網(wǎng)絡分為現(xiàn)場級、控制級、監(jiān)控級三級，系統(tǒng)網(wǎng)絡結構如圖1?，F(xiàn)場級使用profibusdp冗余現(xiàn)場總線進行通訊，主要實現(xiàn)s7-400h主站和遠程智能從站之間的數(shù)據(jù)傳輸，采用西門子雙絞線傳輸速率高達12mbps?？刂萍墝崿F(xiàn)s7-400plc和s7-200plc之間數(shù)據(jù)交換，使用profibus dp總線進行通信，s7-400 plc冗余profibusdp總線與s7-200plc單總線使用y-bbbb轉換模塊進行總線自動轉換，總線使用光纖介質(zhì)傳輸，通訊速率快。監(jiān)控級采用西門子sclancs交換機構成冗余的工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)，實現(xiàn)工程師站(es)、操作員站(os)與現(xiàn)場控制站(as)的連接通訊，通訊速率可達100mbps，2臺操作站與as站共形成4條冗余iso協(xié)議連接，提高了系統(tǒng)網(wǎng)絡可靠性。

2.3 hmi
       hmi(人機接口)是生產(chǎn)操作人員對生產(chǎn)過程實施監(jiān)控的窗口。本例使用兩臺熱備方式的操作員站，其中一臺同時作為工程師站，操作員站的熱備提高了系統(tǒng)的可靠性。hmi硬件系統(tǒng)采用研華工控機并配置了具有數(shù)據(jù)冗余功能的cp1613網(wǎng)卡，軟件使用西門子wincc組態(tài)軟件。hmi實現(xiàn)了對工藝參數(shù)的集中顯示、故障報警、數(shù)據(jù)記錄、設備操作。

3  控制系統(tǒng)原理
3.1 設計方案
        本系統(tǒng)采用step7 v5.3和micro-win step7軟件在bbbbbbs2000平臺下開發(fā)，編程靈活方便。軟件采用模塊化編程結構，整個控制系統(tǒng)包括煤氣柜控制和減壓站控制兩大部分。煤氣柜控制部分分別完成油泵、煤氣管道電動蝶閥與煤氣放散閥、煤氣調(diào)節(jié)閥等設備的控制與聯(lián)鎖保護、工藝參數(shù)檢測與報警功能。受控設備設計為現(xiàn)場手動和集中控制兩種控制方式。集中控制包括設備單動和設備聯(lián)動自動兩種控制方式，在集中控制方式下操作人員在hmi畫面上進行單動操作和聯(lián)動自動方式選擇。減壓站控制通過調(diào)節(jié)三臺壓力調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)壓力降壓穩(wěn)壓功能，主要有手動、自動、遠控三種操作模式。
3.2 進氣調(diào)節(jié)閥pid控制
       在煤氣管道上設有一煤氣調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)進氣量實現(xiàn)對活塞速度的調(diào)節(jié)。本例的pid控制邏輯采用step7軟件集成的系統(tǒng)塊fb41實現(xiàn)。實踐中以活塞速度為控制值以閥門開度為控制對象加以適當?shù)卣{(diào)整p、i參數(shù)即可。
3.3 油泵控制
       該煤氣柜設有8臺油泵用于密封油的循環(huán)。8臺油泵分為4組，每組2臺(1主1輔可選)。每臺泵控制要求相同。在單動方式下，油泵的啟?？刂剖遣僮鲉T在hmi畫面上完成的。在聯(lián)動方式下，油泵的啟?？刂婆c油箱油位聯(lián)鎖，而無需操作員干預。圖2示出在集控方式下油泵的控制邏輯。

3.4 降壓穩(wěn)壓自動調(diào)節(jié)
       降壓穩(wěn)壓自動調(diào)節(jié)起保證管網(wǎng)煤氣壓力穩(wěn)定和將高壓煤氣轉為低壓煤氣的作用。該功能使用s7-200plc完成，系統(tǒng)使用分程的pid自動調(diào)節(jié)，系統(tǒng)pid具有自整定功能。分程的pid對三臺調(diào)節(jié)閥進行控制，根據(jù)工況三臺調(diào)節(jié)閥按順序開關。采用分程調(diào)節(jié)擴大了系統(tǒng)調(diào)節(jié)范圍，提高了調(diào)節(jié)精度。
3.5 柜高自動調(diào)節(jié)
       柜高自動調(diào)節(jié)主要起保障煤氣柜在安全高度范圍運行。系統(tǒng)采用模糊控制算法通過控制減壓站的壓力穩(wěn)定值進行控制。模糊控制根據(jù)實際專家經(jīng)驗進行推導算出不同工況下的壓力設定值，減壓站根據(jù)模糊算法結果進行變參數(shù)pid調(diào)節(jié)。煤氣柜柜體壓力設計為11kpa，氣柜高75米，氣柜柜高正?？刂圃?0米，此時遠程站調(diào)壓設定壓力為11kpa。當煤氣用戶的煤氣用量增大時，氣柜柜高就會下降，當氣柜高度下降到45米時，主站就會將設定壓力改為11.6kpa，此時氣柜高度就會隨著管網(wǎng)壓力的上升而上升。當氣柜高度上升到50米時，主站就會將設定壓力改為11kpa。當氣柜高度繼續(xù)上升到55米時，主站就會將設定壓力改為10.5kpa，此時氣柜高度就會隨著管網(wǎng)壓力的下降而下降。這樣，柜高自動調(diào)節(jié)采用模糊控制既保證了煤氣管網(wǎng)壓力，使用戶得到了基本穩(wěn)定的煤氣壓力；又保證了煤氣柜的柜高，使煤氣氣源不充足的時候，短時間緩解管網(wǎng)煤氣量。這種控制有效的保證了生產(chǎn)的安全性。
3.6 數(shù)據(jù)組織與報警
       系統(tǒng)實現(xiàn)了包括co濃度、壓力、溫度、柜容、柜高、管網(wǎng)壓力等模擬量的數(shù)據(jù)轉化與顯示；油泵運行、閥位狀態(tài)、油箱液位開關狀態(tài)等數(shù)字量的采集與顯示；與其他控制系統(tǒng)的通訊數(shù)據(jù)組織；重要參數(shù)聲光報警；重要數(shù)據(jù)的歷史(實時)趨勢。

4 結束語
       本控制系統(tǒng)以plc為核心，實現(xiàn)了煤氣回收生產(chǎn)工藝的自動控制。該系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試運行證明，系統(tǒng)自動化程度高，控制穩(wěn)定可靠，操作直觀方便，得到了用戶的。具有很好的應用前景。